Укладка грунта при вертикальной планировке площадки

Целью выполнения курсовой работы является овладение студентом основами проектирования технологии разработки, перемещения и укладки грунта при отрывке котлована под сооружение и при вертикальной планировке строительной площадки, а так же технология производства работ при установке монолитных ж/б фундаментов стаканного типа. Кроме того, студент должен познакомиться с методикой разработки основных документов проекта производства работ: технологической карты на отрывку котлована под сооружение и установку фундаментов; технологических схем разработки, перемещения и укладки грунта при вертикальной планировке площадки и установки фундамента; календарного графика выполнения всех видов земляных работ, устройства фундаментов на строительной площадке; акт на скрытые работы.

Для выполнения курсовой работы было выдано задание, которое включает: план проектируемого здания размерами 84x48 м

Исходные данные включают в себя: проектный уклон планировочной плоскости, вид грунта, расстояние от строительной площадки до места отвала грунта (или до карьера), размер планировочной отметки, размер планировочной площадки, размеры котлована и траншеи.

В курсовой работе студент последовательно решает следующие задачи: изучает отметки планировки и рельефа, уклоны, форму и привязку котлованов под сооружение, грунтовые условия; определяет объемы грунта при вертикальной планировке и отрывке котлована; составляет сводный баланс грунта на площадке; определяет среднюю дальность перемещения грунта, составляет схему перемещения грунта на площадке; назначает и обосновывает способы разработки, перемещения и уплотнения грунта; выбирает комплект машин; выбирает технологические схемы разработки, перемещения и укладки грунта при вертикальной планировке площадки; выбирает механизм для разработки грунта в котловане и транспортные средства для вывоза лишнего грунта из котлована; разрабатывает технологическую карту на отрывку котлована; составляет календарный график работ на строительной площадке; проводит исследования для разработки предложений по совершенствованию технологии земляных работ.

1. Определение объемов котлована (траншей), определение площади опалубки и объемов бетонной смеси на каждый типоразмер фундаментов

А) Определение объемов траншей:

Объемы траншей 1 размера:

 м³

 м²

 м²

 м³

 м³

Где n^тр – количество траншей данного размера

Объемы траншей 2 размера:

 м³

 м²

 м²

 м³

 м³

Объемы траншей 3 размера:

 м³

 м²

 м²

 м³

 м³

Суммарный объем траншей:

 м³

 м³

Б) Определение площадей соприкосновения опалубки с фундаментом и определение объемов бетонной смеси для каждого типоразмера фундаментов

1 типоразмер Ф-1 – для колонн 400x400.

Количество – 18 шт.

определение площади фундамента,

соприкасающейся с опалубкой:

S₁=ΣS^ст+S^стак=3+1,92+3,6+0,9=9,42 м²

S₁^ст=2,5*0,3*4=3 м²

S₂^ст=1,6*0,3*4=1,92 м²

S₃^ст=1*0,9*4=3,6 м²

S^ступ=0,45*0,5*4=0,9 м²

определение объема бетонной смеси для фундамента:

V₁=ΣV^ст-V^стак=(1,875+0,768+0,9)-0,1=3,443 м³

V₁^ст=2,5*2,5*0,3=1,875 м³

V₂^ст=1,6*1,6*0,3=0,768 м³

V₃^ст=1*1*0,9=0,9 м³

V^ступ=0,45*0,45*0,5=0,1 м³

2 типоразмер Ф-2 – для колонн 400x600.

Количество – 56 шт.

1)определение площади фундамента, соприкасающейся с опалубкой:

S₂=ΣS^ст+S^стак=3,12+2,04+3,96+1,1=10,22 м²

S₁^ст=(2,7*0,3*2)+(2,5*0,3*2)=3,12 м²

S₂^ст=(1,8*0,3*2)+(1,6*0,3*2)=2,04 м²

S₃^ст=(1,2*0,9*2)+(1*0,9*2)=3,96 м²

S^ступ=(0,65*0,5*2)+(0,45*0,5*2)=1,1 м²

2)определение объема бетонной смеси для фундамента:

V₂=ΣV^ст-V^стак=(2,025+0,868+1,08)-0,15=3,823 м³

V₁^ст=2,7*2,5*0,3=2,025 м³

V₂^ст=1,8*1,6*0,3=0,868 м³

V₃^ст=1,2*1*0,9=1,08 м³

V^ступ=0,45*0,65*0,5=0,15 м³

3 типоразмер Ф-3 – для колонн 400x800.

Количество – 30 шт.

1)определение площади фундамента, соприкасающейся с опалубкой:

S₃=ΣS^ст+S^стак=3,24+2,16+4,32+1,3=11,02 м²

S₁^ст=(2,9*0,3*2)+(2,5*0,3*2)=3,24 м²

S₂^ст=(2*0,3*2)+(1,6*0,3*2)=2,16 м²

S₃^ст=(1,4*0,9*2)+(1*0,9*2)=4,32 м²

S^ступ=(0,85*0,5*2)+(0,45*0,5*2)=1,3 м²

2)определение объема бетонной смеси для фундамента:

V₃=ΣV^ст-V^стак=(2,175+0,96+1,26)-0,19=4,205 м³

V₁^ст=2,9*2,5*0,3=2,175 м³

V₂^ст=2*1,6*0,3=0,96 м³

V₃^ст=1,4*1*0,9=1,26 м³

V^ступ=0,45*0,85*0,5=0,19 м³

ΣF_{бет.сопрсоп}=S₁*n₁^фун+S₂*n₂^фун+S₃*n₃^фун=9,42*18+10,22*56+11,02*30=1072,48

ΣV_бет=V₁*n₁^фун+V₂*n₂^фун+V₃*n₃^фун=3,443*18+3,823*56+4,205*30=402,212 м³

n_1,2,3^фун – количество фундаментов данного типоразмера.

В) Определение объема ручной доработкикотлована (траншей):

V_{руч. дор.}= d*ΣS^тр=0,1(612+297+997,5)=190,65 м³

d – высота доработки грунта

S^тр – площадь дна траншеи

S₁^тр=H*L*n^тр=3*51*4=612 м²

S₂^тр=H*L*n^тр=3*33*3=297 м²

S₃^тр=H*L*n^тр=3,5*57*5=997,5 м²

Г) Определение количества армокаркасов:

Количество армосеток будет равняться количеству фундаментов (104 шт.), так как на один фундамент приходится одна армосетка.

2. Составление ведомости объемов земляных работ

Определяем состав работ по разработке грунта и устройству фундаментов на строительной площадке и выбираем механизмы для их выполнения. Различают несколько основных типов работ.

Планировка строительной площадки. Грунт рыхлят с помощью прицепных тракторных рыхлителей, перемещают из выемки в насыпь с помощью бульдозера.

Послойно выравнивают грунт в планировочной насыпи с помощью бульдозера и уплотняют с помощью прицепных катков.

Подвоз недостающего грунта из резерва (карьера). Грунт в карьере разрабатывают с помощью экскаватора с погрузкой его в транспортные средства. Подвозят грунт из резерва автосамосвалами.

Вывоз лишнего грунта с площадки в отвал. Грунт рыхлят с помощью прицепных тракторных рыхлителей.

Общая планировка строительной площадки с помощью бульдозера. Выбранный состав работ и соответствующие механизмы для каждого конкретного случая записывают в ведомость объемов и трудоемкости работ, используя каталоги механизмов и данные ЕНиР 2-1 и 4-1. При заполнении ведомости объемов и трудоемкости работ следует учитывать, что единицы измерения объемов работ по различным процессам должны соответствовать ЕНиР 2-1и 4-1; толщину слоя грунта при зачистке дна котлована вручную принимают равной 10 см; тромбование грунта обратной засыпки выполняют слоями толщиной до 20 см, поэтому объем работ определяют как Vo.з : 0,2 в м²; уплотнение грунта в планировочной насыпи выполняют слоями толщиной ориентировочно 0,25 м, поэтому объем работ определяют как Vn/Ko : 0,25 в м2; толщину растительного слоя можно принимать равной 15 см.

Отрывка траншей под фундаменты. Грунт разрабатывают в траншеях с помощью экскаватора с погрузкой его в транспортные средства для вывоза из котлована; с помощью экскаватора навымет для обратной засыпки пазух и раскладывают по периметру котлована.

Грунт вывозят самосвалами в планировочную насыпь или в отвал.

Дно котлована зачищают вручную, для удаления недобора грунта. Обратную засыпку пазух выполняют с помощью бульдозера грунтом, разработанным экскаватором навымет.

Одновременно с обратной засыпкой послойно уплотняют грунт в пазух с помощью ручных пневмотрамбовок.

Устройство монолитных ж/б фундаментов. В состав работ, рассматриваемых в карте, входят:

приём и подача бетонной смеси;

укладка и уплотнение бетонной смеси;

уход за бетоном.

Все работы выполняются в летний период и ведутся в две смены.

До начала производства работ по бетонированию фундаментов должны быть выполнены: работы по организации строительной площадки; геодезическая разбивка осей здания; доставлены на стройплощадку и приготовлены к работе кран, необходимые приспособления, инвентарь и материалы; установлены опалубки и арматуры фундаментов с оформлением соответствующих актов.

Рабочие и ИТР должны быть ознакомлены с проектом производства работ, технологией и организацией производства работ, обучены безопасным методам труда.

Бетонная смесь готовится централизованно на бетонном заводе и доставляется на объект в соответствии с графиком. Транспортирование бетонной смеси осуществляется автобетоновозами с разгрузкой в бадьи вместимостью 1 м³. Подача бетонной смеси к месту укладки производится в бадьями самоходным краном КС-4361А. Строповка бункера производится двухветвевым стропом грузоподъёмностью 5 т.

Загрузочная воронка должна быть надёжно прикреплена к арматуре и опалубке.

Бетонирование фундаментов осуществляется в два этапа:

На первом этапе бетонируется уступы фундаментов и подколонники до низа гнёздообразователя;

На втором – верхняя часть подколонника после установки гнёздообразователя.

Бетонная смесь укладывается горизонтальными слоями толщиной 0,3-0,5 м, но не более 1,25 длины рабочей части вибратора. Каждый слой бетона тщательно уплотняется глубинными вибраторами. При уплотнении бетонной смеси конец рабочей части вибратора должен погружаться в ранее уложенный слой бетона на глубину 0,05-0,1 м. Шаг перестановки вибратора не должен превышать 1,5 радиуса его действия.

Перекрытие предыдущего слоя бетона последующим должно быть выполнено до начала схватывания бетона в предыдущем слое. Бетонирование фундаментов производится с навесных площадок опалубки, устанавливаемых краном в процессе установки опалубки.

Таблица 1. Ведомость объемов работ.

3. Выбор механизмов и машин, определение количества транспортных средств из условия бесперебойной работы экскаватора

Земляные работы состоят из подготовительных, основных и заключительных. Подготовительные работы включают в себя: очистку строительной площадки от деревьев, пней, кустарника; отвод поверхностных вод и осушение территории; разбивку площадки для производства планировочных работ; срезку растительного слоя грунта.

Основные работы предусматривают разработку грунта в планировочных выемках и перемещение его в планировочные насыпи, разравнивание и уплотнение грунта в насыпях, а при необходимости вывоз лишнего грунта или подвоз недостающего на площадку.

Заключительной работой считают общую планировку площадки.

Для выполнения планировочных работ применяют землеройно-транспортные машины. При производстве планировочных работ механизация должна быть комплексной. Для этого выбирают ведущую машину при перемещении грунта из выемки в насыпь. Все остальные технологические процессы выполняют с помощью средств механизации, увязанных по производительности с ведущей машиной. Ведущую машину назначают в зависимости от средней дальности перемещения грунта, которая вместе с комплектующими машинами образует скреперный комплект машин. На небольшие расстояния от линии нулевых работ грунт перемещают бульдозерным комплектом, а на большие — скреперным комплектом машин либо работают одним смешанным комплектом. Скреперный комплект составляют из одного или нескольких скреперов и бульдозеров, прицепных тракторных рыхлителей и катков, одного трактора-толкача. Эти механизмы последовательно выполняют послойное рыхление грунта, его разработку и перемещение (скреперы), разравнивание и уплотнение грунта в насыпи. Трактор-толкач используют на два-три скрепера для ускорения заполнения ковша на участке срезания грунта. Количество механизмов и их тип выбирают в зависимости от средней дальности перемещения грунта и сменной производительности комплекта.

Выбор бульдозера:

По табл. 1 из ЕНиР 2-1 выбираются марки 2-х бульдозеров с длинной отвала 3-5 и для выбора наилучшего выполняется технико-экономический расчет.

Табл.5 Показатели технико-экономического расчета бульдозеров

Технико-экономический расчет для 1 марки бульдозера:

1)Определим нормативную производительность комплекта по формуле:

 м³/см

где n-количество бульдозеров в комплекте (по ЕНиР 2-1 n=1)

а-единица работ (по ЕНиР 2-1 а=100)

с-продолжительность смены (по ЕНиР 2-1 с=8,2)

-норма времени (по ЕНиР 2-1 =0,15)

2)Определим продолжительность работы комплекта машин по формуле:

 см

где V-объем разрабатываемого грунта

3)Определим затраты на эксплуатацию машин по формуле:

 руб

где С_маш-см-стоимость маш.-см 1 механизма (по ЕНиР 2-1 С_маш-см=37,73)

Технико-экономический расчет для 2 марки бульдозера:

1)Определим нормативную производительность комплекта по формуле:

 м³/см

где n-количество бульдозеров в комплекте (по ЕНиР 2-1 n=1)

а-единица работ (по ЕНиР 2-1 а=100)

с-продолжительность смены (по ЕНиР 2-1 с=8,2)

-норма времени (по ЕНиР 2-1 =0,13)

2)Определим продолжительность работы комплекта машин по формуле:

 см

где V-объем разрабатываемого грунта

3)Определим затраты на эксплуатацию машин по формуле:

 руб

где С_маш-см-стоимость маш.-см 1 механизма (по ЕНиР 2-1 С_маш-см=37,85)

Технико-экономический расчет показал, что бульдозер марки Д3-35С лучше с помощью этого бульдозера проводятся работы по срезки растительного слоя, рыхлению грунта и разравнивание грунта.

Техническая характеристика бульдозера марки Д3-35С (из ЕНиР 2-1):

-Тип отвала-неповоротный

-Длина отвала-3,64 м

-Высота отвала-1,29 м

-Управление-гидравлическое

-Мощьность-180 л.с.

-Марка трактора-Т-180

-Масса бульдозерного оборудования-3,4 т

Для рыхления грунта подходит этот же бульдозер марки Д3-35С с техническими характеристиками для рыхления:

-Число зубьев-3 шт

-Высота подъема зубьев-0,5 м

-Ширина рыхления-1,67 м

-Глубина рыхления-0,5 м

-Масса рыхлительного оборудования-3,1 т

Таблица 2. Определение емкости ковша экскаватора:

Выбор комплектов машин для разработки грунта в траншеях:

Для разработки грунта в широких траншеях применяется прямая лопата или обратная лопата, для узких (шириной понизу до 3 м) траншей и ям под отдельные фундаменты одноэтажных промышленных зданий — обратная лопата. В зависимости от объема грунта в траншее определяют емкость ковша экскаватора (табл. 2)

По виду и категории грунта выбирают тип ковша экскаватора. Например, для песков и супесей выбирают ковши со сплошной режущей кромкой, а для глин и суглинков — с зубьями. Из этого следует, что для разработки данной траншеи подходит экскаватор с обратной лопатой с зубьями объемом 0,65 м³. По указанным характеристикам предварительно выбирают два типа экскаваторов, отличающихся видом оборудования, емкостью ковша или тем и другим вместе (по ЕНиРЕ 2-1). Из этих экскаваторов необходимо выбрать один, имеющий наибольшую экономическую эффективность. Для этого определяют стоимость разработки 1 м3 грунта в котловане для каждого типа экскаваторов:

Табл.9 Показатели технико-экономического расчета экскаваторов.

Для этого определяют стоимость разработки 1 м3 грунта в котловане для экскаватора марки ЭО-4321:

 руб/смен

где 1,08 — коэффициент, учитывающий накладные расходы;

С_маш-см — стоимость машино-смены экскаватора (С_маш-см=33,62);

П_см.выр — сменная выработка экскаватора, учитывающая разработку грунта навымет и с погрузкой в транспортные средства;

 м³/см

где V_K — объем грунта котлована, м3;

∑n_{маш-смен} — суммарное число машино-смен экскаватора при работе навымет.

Определяют удельные капитальные вложения на разработку 1 м3 грунта для каждого типа экскаваторов:

 руб.

где С_Оп — инвентарно-расчетная стоимость экскаватора (С_Оп=28,75), руб.;

t_год — нормативное число смен работы экскаватора в году. Ориентировочно может быть принято равным 350 смен для машин с объемом ковша до 0,65

Определяют приведенные затраты на разработку 1 м3 грунта:

где Е — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, равный 0,15.

Определяем стоимость разработки 1 м3 грунта в котловане для экскаватора марки ЭО-5122:

 руб/смен

где 1,08 — коэффициент, учитывающий накладные расходы;

С_маш-см — стоимость машино-смены экскаватора (С_маш-см=42,64);

П_см.выр — сменная выработка экскаватора, учитывающая разработку грунта навымет и с погрузкой в транспортные средства;

 м³/см

где V_K — объем грунта котлована, м3;

∑n_{маш-смен} — суммарное число машино-смен экскаватора при работе навымет и с погрузкой в транспортные средства.

Определяют удельные капитальные вложения на разработку 1 м3 грунта для каждого типа экскаваторов:

 руб.

где С_Оп — инвентарно-расчетная стоимость экскаватора (С_Оп=37,34), руб.;

t_год — нормативное число смен работы экскаватора в году. Ориентировочно может быть принято равным 350 смен для машин с объемом ковша до 0,65

Определяют приведенные затраты на разработку 1 м3 грунта:

где Е — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, равный 0,15.

По наименьшим приведенным затратам лучше подходит экскаватор

ЭО-4321 для отрывки траншеи.

Техническая характеристика экскаватора ЭО-4321:

-Вместимость ковша-0,65 м³

-Наибольший радиус копания-8,95 м

-Наибольшая глубина копания-5,5 м

-Наибольшая высота выгрузки-5,6 м

-Мощность-80 л.с.

-Масса-19,2 т

В качестве комплектующих машин для вывоза лишнего грунта из котлована и обеспечения совместной работы с экскаватором выбирают автосамосвалы. По ЕниРу 2-1 назначают марку автосамосвалов и их грузоподъемность.

Определяют объем грунта в плотном теле в ковше экскаватора:

 м³

где V_koв — принятый объем ковша экскаватора, м3; К_нап—коэффициент наполнения ковша; К_пр —коэффициент первоначального разрыхления грунта (по ЕниР 2-1). Определяют массу грунта в ковше экскаватора:

т

где γ – объемная масса грунта по ЕниР 2-1

Количество ковшей грунта, загружаемых в казов автосамосвала:

где П – грузоподъемность автосамосвала

Определяют объем грунта в плотном теле, загружаемый в кузов самосвала:

 м³

Подсчитываем продолжительность одного цикла работы автосамосвала:

 мин

где t_п — время погрузки грунта, мин;

L — расстояние транспортировки грунта, км;

V_г — средняя скорость автосамосвала в загруженном состоянии, км/ч (V_г=19);

V_n — средняя скорость автосамосвала в порожнем состоянии (25… 30 км/ч);

t_р — время разгрузки (ориентировочно—1…2 мин);

t_м — время маневрирования перед погрузкой и разгрузкой (ориентировочно, 2…3 мин),

t_n=VH_Bp=5,94*2,1=12,47 мин

Н_вр — норма машинного времени по ЕниРЕ 2-1 для погрузки экскаватором 100 м3 грунта в транспортные средства в мин).

Требуемое количество автосамосвалов составит:

Число N округляют до ближайшего меньшего целого числа, учитывая перевыполнение сменного задания при работе экскаватора.

Табл. 8 Ведомость транспорта

Выбор крана для бетонных работ.

Выбор крана осуществляется по технико-экономическим параметрам.

Выбор крана осуществляется в три этапа:

1) Определим технические параметры:

а) Грузоподъемность

 кг.

Где: q_э – вес элемента (вес бетонной смеси – 2500 кг/см³ и вес бадьи емкостью 1 м³ – 200 кг).

q_гр.пр. – вес грузозахватного приспособления (50 кг).

б) Высота подъема

 м.

Где: h₀ – высота опоры монтируемого элемента (-1,5 м).

h_з – высота запаса (по ТБ минимум 0,5 м).

h_э – высота элемента (высота бадьи – 1,5 м).

h_гр.пр. – высота грузозахватного приспособления (1 м).

в) Вылет стрелы

 м.

Где: а – база крана (5 м)

h_ш – высота шарнира (0,8 м)

h_п – высота полиспасты (2 м)

tgα – угол наклона стрелы (оптимально - 60⁰)

2) Подбор кранов и их технико-экономический расчет:

Табл.9 Показатели технико-экономического расчета автомобильных кранов.